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第!"卷第#期!$$"年%月长安大学学报&自然科学版’()*+,-.)/01-,23-,4,567+859:&;-9*+-.<=57,=7>?595),’@).A!";)A#<7BC!$$"收稿日期D!$$!EFFE!#基金项目D陕西省自然科学基金项目&!$$F0GF’作者简介D王瑞平&F%##E’H女H陕西西安人H西安科技大学副教授C文章编号DFIJFEKKJ%&!$$"’$#E$FF"E$G智能夫兰克E赫兹实验测量仪改进系统王瑞平H闫小乐H韦力&西安科技大学基础课部H陕西西安JF$$#G’摘要D介绍一种新型夫兰克E赫兹实验测量控制系统H该测量系统是用来证明原子能级存在的一种新型仪器H它采用了基于0<##!G型!G位LMN转换器的数据采集仪H配套有相应的计算机数据处理平台H有效地提高了微电流测量的精度H实现了数据实时处理图形化O智能化H减少了实验中的换挡操作P测量结果精确度高H使用方便H结论直观P关键词D夫兰克E赫兹实验Q测量仪Q改进Q单片机Q智能化中图分类号DR#I!QST%"文献标识码DLUVWVXYZV[\]\^V_Y‘ab^VXXacVb^_Vd\efabcab\^fe_Vb^‘YfgfdbhijkVf^lVmZVfa_Vb^nopqrstEutvwHxopytz{E|}Hn~!"t&N7B-+9#7,9)/$-85=0)*+878H%53-,4,567+859:)/<=57,=7-,?S7=1,).)2:H%53-,JF$$#GH015,-’&’\^fdh^DL,7(#7-8*+5,2-,?=),9+)..5,28:897#/)+)+-,=*E+7+9,7-B7+5#7,9(-85,9+)?*=7?H(15=1=),/5+#7?917917)+:91-9-9)#5=7,7+2:.767.7-58985,,-9*+7CS178:897#58=)#B)87?)/-?-9-E-=.*5859),/-87?),9170<##!G91-958-!GE/59-,-.)2E9)E?5259-.=),67+97+8-,?-=)#B*97+/.-9H(15=158*87?/)+?-9-B+)=7885,2-,?7-B7+5#7,9=),9+)..5,2C097//7=9567.:5#B+)67?917#7-8*+5,2B+7=585),)/(7-*=*++7,9H-,?5#B.7#7,97?917/*,=95),)/+7-.95#7?-9-B+)=7885,2-,?B-5,95,2C09=-,=7.7?917)B7+-95),)/8(59=15,2-,?=-,/7*87?=),67,57,9.:C098B+7=585),581521C1V]2Yf[\D)+-,=*E+7+9,7-B7+5#7,9Q#7-8*+5,25,89+*#7,9Q?767.)B#7,9Q#5=+)=),9+)..7+Q5,97..527,95,7微电流及其相应电压的测量是夫兰克E赫兹实验中的重要内容H本研究实现对其进行快速精密测量和计算机联网P目前H物理实验仪器仪表的发展经历了机械&电磁式’指针式O模拟电子式O数字电子式以及现在热点研究的30仪器几个阶段P对于30仪器H系统可以有几种实现方案D一种是以单片机作为下位机的控制核心H主要负责控制和数据采集H并进行简单的数据预处理H大部分数据处理交给上位计算机完成Q一种是下位机负责全部的控制O数据采集和处理工作H优势是只需下位机即可完成所有工作H无须上位机的介入H工作方便灵活H难点在于设计复杂H存在数据显示不直观O操作不方便O数据保存与处理困难O不易通过软件设置控制参数等缺点4F5P本文在此基础上H研制了一套改进型30夫兰克E赫兹实验测量控制系统P它采用第6种设计方案H发挥计算机强大的数据处理功能和丰富的图形显示功能H利用计算机的强大资源H使本来需要硬件实现的技术软件化P另外H该实验的数据变化范围很大H在F$J的范围内变化H数据采集系统的精度至关重要P本系统采用了!G位的L角转换器H测量精度达到F$7#H减少了换挡操作时的零位误差P该实验测量控制系统是建立在模块化O积木化万方数据的硬件和软件平台上的完全开放的系统!具有良好的扩展性"#实验测量系统夫兰克$赫兹实验测量系统主要由两部分组成%上位机是夫兰克$赫兹实验智能控制及数据处理的计算机平台&下位机是多台以’()*+,-单片机作为控制核心!高性能./转换器)0,,*1作为数据采集模块的数据采集仪"其系统结构如图-所示"实验测量系统采用串行20*3*协议进行数据交换!计算机平台支持多个数据采集仪!也就是用一台计算机可以通过多个分机与多个实验装置连接进行数据处理"图-夫兰克$赫兹实验测量控制系统结构图*数据采集仪原理系统工作原理为%由计算机控制平台通过串行通信端口向数据采集仪发送指令!从而控制数据采集仪的工作!当数据采集仪接收到计算机发送来的指令后!解释指令!并按照指令要求执行相应的功能!之后将操作结果返回给计算机"计算机实时接收数据!并将数据进行相应的处理"计算机按照操作者的意图!保存或打印实验数据"4系统硬件结构计算机控制平台由5)机外接键盘6显示器和打印机构成!负责整个夫兰克$赫兹实验的控制及数据处理工作"由于系统支持多个数据采集仪作业!故可采用多机通讯的...

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